«Мозговая шапка», или просто система крепления наружных электродов, использованная «Тойотой». В целом ничем не отличается от аналогов, применённых в других схожих проектах. Главная изюминка новой технологии – софт. Обратите внимание, одновременно сигналы снимаются далеко не со всех точек – шапка позволяет переставлять электроды в зависимости от целей того или иного опыта (фото RIKEN).

Инвалидное кресло от «Тойоты» – лишь прототип. И программа для его управления работает на обычном ноутбуке. Но в будущем, вероятно, всю необходимую электронику можно будет встроить в само кресло (фото RIKEN).

Помимо датчиков ЭЭГ испытатель кресла носил датчик выдоха (или датчик надувания). Он приклеен к щеке. Этот сенсор определяет надутую щёку – сигнал к немедленной остановке. Сделано это для подстраховки – сенсор движения щеки надёжнее технологии считывания мозговых волн, так что может использоваться как аварийный «стоп-кран» (фото RIKEN).

Работает система так. На кончик языка приклеивается крошечный магнит (размером с зёрнышко риса). Пациенту надевают наушники, снабжённые беспроводным каналом связи с ноутбуком (последний управляет креслом), и главное – целым набором сенсоров магнитного поля, с высокой точностью определяющих перемещение языка во рту.

Таким образом, смещение кончика языка правее или левее, а также выше или ниже — интерпретируется компьютером как перемещение курсора по экрану (например для навигации по меню), либо как команды креслу.

В итоге «языковой» интерфейс одним выстрелом убивает двух зайцев. Один и тот же набор электроника-софт позволяет инвалиду управлять компьютером или своей электрической повозкой.

Для тренировки языка пользователям предлагали даже играть им в компьютерные игры – смещением «языкового курсора» инвалид должен был как можно быстрее провести точку через лабиринт на экране, или отбить летящий мячик.

Эти тренировки помогали не только освоить интерфейс, но и выявить личные предпочтения человека, особенности его анатомии, а значит – лучше настроить дешифратор движений.

Далее пациентам предложили пройти настоящий лабиринт – трассу, выложенную на баскетбольной площадке. Сначала парализованные испытатели объезжали все препятствия в дискретном режиме. То есть «поворот влево – стоп — немного вперёд – стоп — поворот вправо – стоп — ещё вперёд — стоп» и так далее. Но после освоения техники «языкового пилотирования» инвалиды ухитрялись проезжать всю трассу без остановок, хотя и с некоторыми ошибками.

После ряда испытаний с несколькими людьми учёные из политеха Джорджии установили, что средняя скорость при дискретном режиме движения составила 5,2 метра в минуту при среднем числе столкновений 1,8. В непрерывном режиме скорость поднялась до 7,7 метра в минуту при среднем числе столкновений 2,5 на один заезд, сообщается в пресс-релизе института.

Специалисты отмечают, что новая система более лояльна к ошибкам, нежели прежний вариант управления, в котором инвалид должен касаться кончиком языка крошечной клавиатуры, закреплённой перед ртом. И новинка более легка в использовании.

Авторы Tongue Drive добавляют, что их система позволяет машине различать гораздо больше разных движений языка по сравнению с использованными на данный момент шестью фиксированными положениями. Так что по идее в программу можно заложить выполнение куда большего числа команд.

В будущем сенсоры магнита можно будет уменьшить, и они тоже незаметно впишутся в ротовую полость, сообщают учёные. С учётом беспроводной связи с инвалидной коляской такой интерфейс может оказаться ничем не хуже мозгового.

Но всё же так хочется научиться считывать с мозга большое количество команд. Ведь подобное продвижение к  киборгизации для многих людей – единственный путь к более активному общению с миром.

А помните, что мы говорили о недостатках систем ЭЭГ? Слабые сигналы и погрешности в позиционировании не позволяют значительно нарастить тонкость распознавания сложных мыслей.

Есть альтернатива – помещение электродов непосредственно в мозг. Но, во-первых, это сложная и опасная операция, во-вторых – существует риск травмы, которая нарушит важные нейронные цепи пациента, в-третьих, любое вторжение в мозг – это риск инфекции.

И вот теперь учёные из университета Юты (University of Utah) создали технологию, способную совместить тонкость считывания, как у погружённых электродов, с безопасностью почти такой же, как у электродов ЭЭГ, сидящих на простой шапочке.

Как сообщает команда разработчиков в пресс-релизеуниверситета, новинка представляет собой массив легчайших и почти незаметных простым глазом микроэлектродов, предназначенных для снятия электрокортикограммы. И главное – помещаются они на поверхность мозга (под черепную коробку), но при этом ни на йоту не погружаются в мозг как таковой.

Такие микроэлектроды учёные поместили в определённые зоны на поверхности мозга эпилептиков, чтобы выявить участки, неправильная работа которых провоцирует приступы.

Новые электроды столь малы, что могут фиксировать сигналы от очень небольших групп клеток, что в будущем позволит, к примеру, провести операцию по удалению крошечного участка мозгового вещества. А чем меньше будет такой удаляемый участок, тем лучше.

В испытаниях на добровольцах авторы технологии варьировали расстояние между соседними микроэлектродами в группе, выявляя наиболее оптимальную дистанцию для считывания различных сигналов без перекрёстных помех. Она оказалась равна 2-3 миллиметрам.

Для того чтобы выявить, насколько массив микроэлектродов способен вычленять тонкие мозговые сигналы из общего потока, учёные просили пациентов поработать с компьютерной мышью, а сами в это время записывали показания сенсоров, размещённых на поверхности мозга, в зоне, ответственной за моторику рук.

Компьютерные вычисления показали, что точность снятия сигналов достаточно высока, чтобы машина могла определять движение руки по одним только показаниям микроэлектродов.

А это значит, что в будущем данная технология вполне может вылиться в киберинтерфейс, позволяющий парализованным пациентам управлять техникой (или протезами), немым – разговаривать с помощью синтезатора голоса и так далее.

Причём микроэлектроды позволяют снимать сигналы с мозга в реальном времени, что и необходимо для такого рода приложений.

Пусть пройдёт ещё немало лет, прежде чем подобная операция станет обычной. Но если хотя бы нескольким несчастным такая имплантация облегчит жизнь, можно сказать, что исследователи старались не зря.